发布时间:2019-08-02 23:32 原文链接: RNA提取和RTPCR

在做Northern等杂交实验、构建cDNA文库、获取能够编码真核生物蛋白的基因、获得RNA病毒基因时,会用到RNA提取和RT-PCR技术。

真核生物的基因组是DNA,为什么不直接从DNA PCR得到我们需要的基因呢?因为真核生物的基因含有大量的非编码区,称为内元(intron),真正编码蛋白的区段是被这些内元隔开的,这些编码区叫做外元(exon)。真核生物的DNA转录成为RNA之后,经过剪切和拼接,去掉这些非编码区,才形成成熟的mRNA,由mRNA再翻译成蛋白质。

所以,如果直接从真核生物的基因组DNA获取目的基因,克隆再表达,试图获取目的蛋白的思路是行不通的,因为获取的DNA里面会含有非编码区。要表达真核生物的基因并表达出相应的蛋白,只能通过提取其mRNA并RT-PCR这条颇费周折的途径。

1.RNA的提取

RNA的提取其实原理很简单:通过变性剂破碎细胞或者组织,然后经过氯仿等有机溶剂抽提RNA,再经过沉淀,洗涤,晾干,最后溶解。但是由于RNA酶无处不在,随时可能将RNA降解,所以实验中有很多地方需要注意,稍有疏忽就会前功尽弃。

1.1 分离高质量RNA

成功的cDNA合成来自高质量的RNA。高质量的RNA至少应保证全长并且不含逆转录酶的抑制剂,如EDTA或SDS。RNA的质量决定了你能够转录到cDNA上的序列信息量的最大值。一般的RNA纯化方法是使用异硫氰酸胍/酸性酚的一步法。

一般不必使用oligo(dT)选择性分离poly(A)+RNA。不管起始模板是总RNA还是poly(A)+ RNA,都可以检测到扩增结果。另外,分离poly(A)+RNA会导致样品间mRNA丰度的波动变化,从而使信息的检出和定量产生偏差。然而,当分析稀有mRNA时,poly(A)+RNA会增加检测的灵敏度。

1.2 RNA提取的最大影响因素-RNA酶

在所有RNA实验中,最关键的因素是分离得到全长的RNA。而实验失败的主要原因是核糖核酸酶(RNA酶)的污染。由于RNA酶广泛存在而稳定,可耐受多种处理而不被灭活,如煮沸、高压灭菌等,RNA酶催化的反应一般不需要辅助因子。因而RNA制剂中只要存在少量的RNA酶就会引起RNA在制备与分析过程中的降解,而所制备的RNA的纯度和完整性又可直接影响RNA分析的结果,所以RNA的制备与分析操作难度极大。

在实验中,一方面要严格控制外源性RNA酶的污染;另一方面要最大限度地抑制内源性的RNA酶。外源性的RNA酶存在于操作人员的手汗、唾液等,也可存在于灰尘中。在其它分子生物学实验中使用的RNA酶也会造成污染。这些外源性的RNA酶可污染器械、玻璃制品、塑料制品、电泳槽、研究人员的手及各种试剂。而各种组织和细胞中则含有大量内源性的RNA酶。

1.3 常用的RNA酶抑制剂

*焦碳酸二乙酯(DEPC):是一种强烈但不彻底的RNA酶抑制剂。它通过和RNA酶的活性基团组氨酸的咪唑环结合使蛋白质变性,从而抑制酶的活性。

*异硫氰酸胍:目前被认为是最有效的RNA酶抑制剂,它在裂解组织的同时也使RNA酶失活。它既可破坏细胞结构使核酸从核蛋白中解离出来,又对RNA酶有强烈的变性作用。

*氧钒核糖核苷复合物:由氧化钒离子和核苷形成的复合物,它和RNA酶结合形成过渡态类物质,几乎能完全抑制RNA酶的活性。

*RNA酶的蛋白抑制剂(RNasin):从大鼠肝或人胎盘中提取得来的酸性糖蛋白。RNasin是RNA酶的一种非竞争性抑制剂,可以和多种RNA酶结合,使其失活。

*其它:SDS、尿素、硅藻土等对RNA酶也有一定抑制作用。

1.4 防止RNA酶污染的措施、RNA提取之前需要注意和准备的工作

*尽可能在实验室专门辟出RNA操作区,离心机、移液器、试剂等均应专用。RNA操作区应保持清洁,并定期进行除菌。

*操作过程中应始终戴一次性橡胶手套和口罩,并经常更换,以防止手、臂上的细菌和真菌以及人体自身分泌的RNase带入各种容器内或污染用具。尽量避免使用一次性塑料手套。塑料手套不仅常常给操作带来不便,而且塑料手套的多出部分常常将器具有RNase处传递到RNase-free处,扩大污染。

*尽量使用一次性的塑料制品,避免共用器具如滤纸、tips、tubes等,以防交叉污染。例如,从事RNA探针工作的研究者经常使用RNase H、T1等,在操作过程中极有可能造成移液器、离心机等的污染。而这些污染了的器具是RNA操作的大敌。

*关于一次性塑料制品,建议使用厂家供应的出厂前已经灭菌的tips和tubes等。多数厂家供应的无菌塑料制品很少有RNase污染,买来后可直接用于RNA操作。用DEPC等处理的塑料制品,往往由于二次污染而带有RNase,从而导致实验失败。

*所有的玻璃器皿均应在使用前于180℃的高温下干烤6hr或更长时间。

*无法用DEPC处理的用具可用氯仿擦拭若干次,这样通常可以消除RNase的活性。

*配制溶液用的乙醇、异丙醇、Tris等应采用未开封的新瓶装试剂。

*塑料器皿可用0.1% DEPC水浸泡或用氯仿冲洗(注意:有机玻璃器具因可被氯仿腐蚀,故不能使用)。